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캐소드 및 애노드를 포함하는 전해조와 전해지지염(supporting electrolyte)을 이용하여, 금속 성분을 포함하는 원료물질로부터 금속의 전해환원 시 전해환원 조건을 사전 설정하는 방법으로서,상기 전해지지염의 구성성분 및 구성비를 설정하는 단계(단계 1);상기 전해조의 전해온도를 설정하는 단계(단계 2);상기 전해환원에서 상기 전해조의 인가 전류 또는 전압을 설정하고, 상기 캐소드와 애노드의 전류밀도를 설정하는 단계(단계 3);상기 캐소드 및 전해지지염 간의 접촉 면적과, 상기 애노드 및 전해지지염 간의 접촉 면적을 도출하는 단계(단계 4);상기 전해조의 형상, 크기, 상기 캐소드와 애노드의 형상, 크기 및 상기 캐소드와 애노드 간 거리를 설정하는 단계(단계 5);상기 전해지지염의 전해조 투입량 및 원료물질의 전해조 초기 투입량을 도출하는 단계(단계 6); 및상기 원료물질의 추가 투입속도를 도출하는 단계(단계 7);를 포함하고,상기 단계 4의 접촉 면적 도출은 하기 수학식 2 및 수학식 2'으로부터 도출되는 것을 특징으로 하는 금속의 전해환원 시 전해환원 조건을 사전 설정하는 방법:[수학식 2][수학식 2'](상기 수학식 2 또는 2'에서, Acat은 상기 캐소드 및 전해지지염 간 접촉면적이고, Aan은 상기 애노드 및 전해지지염 간 접촉면적이고, I3은 상기 단계 3에서 설정된 인가 전류이고, Icat은 상기 단계 3에서 설정된 캐소드 전류밀도이고, Ian은 상기 단계 3에서 설정된 애노드 전류밀도이다)
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제1항에 있어서,상기 단계 6의 전해지지염의 전해조 투입량 도출은,하기 수학식 3으로부터 도출되는 것을 특징으로 하는 금속의 전해환원 시 전해환원 조건을 사전 설정하는 방법:[수학식 3](상기 수학식 3에서, Mse는 전해지지염의 전해조 투입량(무게)이고, Vse는 상기 전해조 투입 시, 상기 단계 4에서 도출된 접촉면적을 만족하되, 상기 단계 5에서 설정된 크기의 전해조에 수용되는 전해지지염의 고체 벌크 부피이고, dsse는 상기 전해지지염의 고체 평균밀도이고, K는 1 내지 2 이다)
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제1항에 있어서,상기 단계 7의 원료물질의 추가 투입속도 도출은,하기 수학식 4로부터 도출되는 것을 특징으로 하는 금속의 전해환원 시 전해환원 조건을 사전 설정하는 방법:[수학식 4](상기 수학식 4에서, vin은 상기 원료물질의 추가 투입속도(g/hr)이고, Mm은 상기 금속의 원자량이고, n은 전해환원 되는 금속의 원자가이고, F는 패러데이 상수(96485 C/mol)이고, ei는 1 미만의 목표 전류효율이고, I3는 상기 단계 3에서 설정된 인가 전류이고, Mr은 상기 원료물질의 분자량이고, Mrm은 상기 원료물질 1몰 중 금속 함량(무게)이고, Merm은 상기 전해환원 중 원료물질로 투입될 금속성분 총량(무게)이고, Mirm은 전해 환원될 금속 총량(무게)이다)
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캐소드 및 애노드를 포함하는 전해조와 전해지지염(supporting electrolyte)을 이용하여, 희토류 금속 성분을 포함하는 원료물질로부터 희토류 금속의 전해환원 방법으로서,상기 전해지지염의 구성성분 및 구성비를 설정하는 단계(단계 i);상기 전해조의 전해온도를 설정하는 단계(단계 ii);상기 전해환원에서 상기 전해조의 인가 전류 또는 전압을 설정하고, 상기 캐소드와 애노드의 전류밀도를 설정하는 단계(단계 iii);상기 캐소드 및 전해지지염 간의 접촉 면적과, 상기 애노드 및 전해지지염 간의 접촉 면적을 도출하는 단계(단계 iv);상기 전해조의 형상, 크기, 상기 캐소드와 애노드의 형상, 크기 및 상기 캐소드와 애노드 간 거리를 설정하는 단계(단계 v);상기 전해지지염의 전해조 투입량 및 원료물질의 전해조 초기 투입량을 도출하는 단계(단계 vi); 및상기 원료물질의 추가 투입속도를 도출하는 단계(단계 vii);를 포함하고,상기 단계 iv의 접촉 면적 도출은 하기 수학식 2 및 수학식 2'으로부터 도출되는 것을 특징으로 하는 희토류 금속의 전해환원 방법:[수학식 2a][수학식 2a'](상기 수학식 2a 또는 2a'에서, Acat은 상기 캐소드 및 전해지지염 간 접촉면적이고, Aan은 상기 애노드 및 전해지지염 간 접촉면적이고, Iiii은 상기 단계 iii에서 설정된 인가 전류이고, Icat은 상기 단계 iii에서 설정된 캐소드 전류밀도이고, Ian은 상기 단계 iii에서 설정된 애노드 전류밀도이다)
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제5항에 있어서, 상기 전해온도는,하기 수학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 희토류 금속의 전해환원 방법:[수학식 1]MPm ℃ 003c# 전해온도 ≤ (MPm + 60) ℃(상기 수학식 1에서, MPm은 상기 희토류 금속의 용융점이다)
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제5항에 있어서, 상기 캐소드 전류밀도는,2
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제5항에 있어서, 상기 애노드 전류밀도는,0
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제5항에 있어서,상기 희토류 금속은 네오디뮴(Nd)인 것을 특징으로 하는 희토류 금속의 전해환원 방법
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제5항 또는 제9항에 있어서,상기 단계 i의 전해지지염의 구성 성분은,NdF3를 포함하되, LiF 및 BaF2로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,상기 단계 i의 전해지지염의 구성비는,(a) NdF3 55 중량% 내지 75 중량%;(b) BaF2 15 중량% 내지 40 중량%; 및(c) LiF 5 중량% 내지 15 중량%;을 포함하는 것을 특징으로 하는 희토류 금속의 전해환원 방법
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